Effet des HEs sur l’activité spécifique de l’AChE

L’acétylcholinestérase a été découverte en 1938 par Nachmanshn (Haubruge & Amichot, 1998). Son rôle est d’hydrolyser l’acétylcholine en acétate et choline afin de stopper la stimulation du récepteur et par conséquent la dépolarisation de la membrane (Soreq & Zakut, 1993 ; Charpentier et al., 2000). Son site actif possède un site catalytique qui peut être décomposé en 2 parties, le sous-site estérasique et anionique. Le sous-site anionique est responsable de la stabilisation du substrat lors de catalyse par fixation de l’ammonium quaternaire de la partie choline de l’ACh (Rosenberry, 1975). Le sous-site estérasique contenant la triade catalytique Ser200, His440 et Glu327 constitue le lieu de la catalyse (Eldefrawi, 1985).

Au niveau des jonctions neuromusculaires et interneuronales, l’influx nerveux est transmis grâce à la libération d’acétylcholine par la terminaison nerveuse dans l’espace synaptique, ce qui permet la transmission du message nerveux d’une cellule à une autre. Une fois l’information transmise, l’acétylcholine est rapidement inactivée par l’acétylcholinestérase, ce qui permet au système de revenir à son état de repos (Badila, 1995 ; Bocquené, 1997 ; Bainy, 2000).

Plus de 90 % des insecticides de synthèse sont des organophosphorés, des carbamates et des pyréthrinoïdes, avec des sites d’action localisés dans le système nerveux, dont l’acétylcholinestérase (AChE) est le plus important (Haubruge & Amichot, 1998). Les organophosphorés et les carbamates agissent en inhibant l’activité catalytique de l’AChE. Ils

Discussion

93

se fixent en effet sur le site actif de l’enzyme, à la place de l’acétylcholine ; au cours de la liaison de ces insecticides à l’enzyme, l’AChE des insectes est inactivée par phosphorylation ou carbamylation des résidus de la sérine dans le site actif (Eldafrawi, 1985 ; Haubruge & Amichot, 1998). L’accumulation de l’ACh dans la région synaptique provoque une transmission permanente de l’influx nerveux, causant finalement la mort de l’insecte par tétanie. La mort fait suite à une liaison de manière covalente du groupement acétyl de l’acétylcholinestérase empêchant ainsi toute liaison ultérieure de l’enzyme avec une molécule d’acétylcholine (Bainy, 2000). En effet l’exposition à des doses données d’insecticide, peut conduire progressivement à une inhibition irréversible de l’AChE, et produit un effet toxique ; neurotoxicité qui est définie par un changement structural ou une altération fonctionnelle du système nerveux (Braquenier, 2009 ; Samuel & Laurent, 2005).

L’analyse des résultats obtenus après dosage de l’activité enzymatique de l’AChE des larves 4 chez C. longiareolata et C. pipiens, traitées par les HEs de L. dentata, de M. piperita et de l’O. basilicum à la CL50 à différents temps 24, 48 et 72 heures, révèle une diminution

significative de l’activité de l’AChE comparativement aux témoins. Cette diminution est probablement due à l’inhibition de cette enzyme par les HEs. Le traitement avec certaines huiles essentielles ou leurs constituants purifiés a provoqué des symptômes qui prouvent leur mode d'action neurotoxique. Ces symptômes manifestés, y compris l'hyperactivité, les convulsions et les tremblements suivis de paralysie, sont similaires à ceux produits par les organophosphorés et les carbamates (Kostyukovsky et al., 2002). Plusieurs monoterpènes des huiles essentielles agissent comme étant des inhibiteurs de l'acétylcholinestérase (Grundy & Still, 1985 ; Ryan & Byrne, 1988).

Figure 51. Mécanisme d'action des huiles essentielles au niveau des synapses cholinergiques. ACh- acétylcholine, nAChr- récepteurs de l'acétylcholine nicotinique, OE-composants de l'HE (Jankowska

Discussion

Nos résultats sont similaires à ceux obtenus par Al-Asrar et al. (2014) qui démontrent que les HEs de M. longifolia et de L. dentata expriment une activité anti-acétylcholinestérase à l’égard des adultes de Callosobruchus maculatus. Les HEs extraites d'Artemisia dracunculus L., Inula graveolens L., Lavandula officinalis C., et Ocimum sanctum L. provoquent une inhibition de l'activité de l'AChE avec un effet plus puissant enregistré chez Artemisia

dracunculus (50% d'inhibition pour la CL50) (Dohi et al., 2009). Lopez & Pascual-Villalobs

(2010), et Abdelgaleil et al. (2009) ont prouvé que le fenchone et le camphre sont des inhibiteurs de l’AChE chez Sitophilus oryzae (L.) et Tribolium castaneum. De plus, les HEs extraites à partir de Chamaemelum nobile, Eriocephalus punctulatus, Ormenis multicaulis,

Santolina chamaecyparissus, Cyclotrichium niveum, Thymus praecox subsp. caucasicus var. caucasicus, Echinacea purpurea, Echinacea pallida, Salvia chionantha, Anethum graveolens, Salvia lavendulaefolia peuvent inhiber l’activité de l’AChE (Seo et al., 2014 ; Orhan et al.,

2009 ; Tel et al., 2010 ; Orhan et al., 2013 ; Perry et al., 2002). 23 sur 28 composés testés sur l’AChE des insectes, ont provoqué son inhibition, avec un effet marqué de α-pinène, β- pinène, β-phellandrène, carvacrol, limonène, menthol, menthone, 1,8-cineole, cis-ocimène, niloticin (Seo et al., 2014 ; Yeom et al., 2015 ; Anderson & Coats, 2012 ; Park et al., 2016 ; Lee et al., 2001 ; Picollo et al., 2008 ; Park, 2014 ; Reegan et al., 2016). Singh et al. (2017) ont montré que l'activité de l’AChE est fortement inhibée chez les insectes : Periplaneta

americana et Sitophilus oryzae exposés à l'anhydride 2,3-diméthylmaléique (molécule

naturelle biofumigante isolée de la racine de Colocasia esculenta) et l'inhibition était compétitive. De plus, les alcaloïdes qui sont principalement toxiques contre les insectes (Kennedy & Wightman, 2011) servent potentiellement de larvicides naturels contre les moustiques (Talontsi et al., 2011). Ils provoquent une inhibition de l'acétylcholinestérase (AChE) et les canaux sodiques (Rattanam et al., 2014). Ghosh (2012) a déclaré que l'inhibition de l'AChE est la perturbation physiologique la plus importante des métabolites secondaires des plantes chez les insectes, car elle fonctionne comme une enzyme clé responsable de l'arrêt de la transmission de l'influx nerveux au niveau synaptique. En conséquence, l'exposition des insectes, tels que les moustiques à des substances contenant des métabolites secondaires induit la paralysie et la mort de ces derniers (Rattanam et al., 2014).

Les monoterpènes avec un petit poids moléculaire peuvent se fixer sur des récepteurs cibles qui modifient l’activité nerveuse (Chaubey, 2017). López et al. (2015) dans ses travaux, a étudié la cinétique de l’inhibition et le volume spatial des terpènes et leurs capacités de liaison. Ils ont conclu que deux molécules de monoterpènes peuvent se lier à une seule molécule d’AChE au même temps et la liaison du premier composé d’HE favorise l’attachement du deuxième. Egalement, ces auteurs ont montré que certains monoterpènes tels

Discussion

95

que le carvone et le fenchone, peuvent se lier à plusieurs sites d’AChE. Par contre, ils ont trouvé un seul site de liaison pour le terpinène et le camphre. Les résultats obtenus par Praveena & Sanjayan (2011) ont prouvé que le linalool se fixe sur un site cible de l’AChE, contenant des acides aminés hydrophobes tels que ―PHE‖, ―ILE‖, ―TRP‖, ―LEU‖, ―GLY‖, ―SER‖, ―TYR‖ chez Aedes aegypti, Leptinotarsa decemlineata et Spodoptera litura. Savelev

et al. (2003) montrent un effet synergique antiacétylcholinestérase de 1,8-cineole et α-pinène

et ils ont obtenu des résultats similaires avec le 1,8-cineole et le caryophyllène oxide. Par contre, une interaction antagoniste est trouvée avec le 1,8-cineole et le camphre. Miyazawa et

al. (1998) ont également observé une action antagoniste de certains composés des HEs. Ils ont

comparé l’effet inhibiteur des HEs extraites à partir de certaines plantes à la somme d’efficacité inhibitrice des composés majeurs et le mélange synthétique de ces composés. Ils ont trouvé que les HEs provoquent une forte inhibition de l’activité de l’AChE (46%), comparativement à la somme d’action inhibitrice des composés qui atteint une valeur de 29,5% et au mélange synthétique de ces composés qui induit une inhibition de 19%. Par contre, l’étude de Jukic et al. (2007), a montré que les HEs extraites de thym induisent une inhibition de l’activité de l’AChE inférieure à celle des composés majeurs seuls. Certainement, l’interaction positive ou négative des composés des HEs dépend de leur pourcentages (Jankowska et al., 2018).

Par ailleurs, l’activité insecticide de plusieurs terpènes tels que la coumarine est directement reliée à leurs capacité d’inhiber l’AChE (Olmedo et al., 2015 ; Rajashekar et al. 2014). Ceci concorde avec nos résultats car le degré d'inhibition de l’activité de l’AChE est corrélé avec la toxicité des HEs. Les huiles extraites de Mentha piperita sont les plus toxiques et ont plus d'impact sur l'AChE par rapport aux autres huiles testées. L’activité insecticide des huiles essentielles de Melaleuca alternifolia à l’égard de Helicoverpa armigera (Liao et al., 2017) et celles extraites de deux plantes, Cuminum cyminum et Piper nigrum à l’égard de

Sitophilus zeamais et Sitophilus oryzae est liée à leurs effets inhibiteurs sur l’activité de

l’AChE (Chaubey, 2011 ; 2017). Une étude d’Oboh et al. (2017) révèle l’éfficacité des huiles essentielles de Citrus sinensis contre T. confusum, C. maculatus et S. oryzae et qui est associée à ses effets inhibiteurs sur l'activité acétylcholinestérase et Na+ / K+-ATPase. L’étude d’Olmedo et al. (2015) présente une inhibition de l’AChE de plus de 60% chez Tribolium

castaneum après traitement par le composé majeur (anéthole) des HEs de Tagetes filifolia. Par

contre, Lee et al. (2001) n’ont pas trouvé une corrélation directe entre la toxicité par le menthone à l’égard de Sitophilus oryzae et l’inhibition de l’AChE. Par ailleurs, Herrera et al. (2015) indiquent que le camphre présente une activité insecticide faible et une inhibition d’AChE élevée. Les mêmes observations ont été faites par Yeom et al. (2012) après

Discussion

traitement à l’α-pinène. Cela peut être du à la faible pénétration de ces composés au niveau du site cible des insectes traités.